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Cos'è la radioastronomia amatoriale?

Cos'è la radioastronomia amatoriale? Più in generale, la radioastronomia è una scienza che è studia gli oggetti dell'Universo attraverso la misura delle onde radio da loro emesse. Per farlo, utilizza concetti di fisica, astronomia, elettronica e informatica per costruire appositi strumenti, i radiotelescopi, che a causa della debolezza del segnale da studiare devono essere generalmente molto grandi (infatti utilizzano anche parabole di grandissimo diametro, fino a 100 metri). Se gli astronomi utilizzano questi imponenti strumenti, può un non professionista registrare le onde radio provenienti dallo spazio?

Questo video, realizzato da Stefano Parisini, (Media INAF) e Stefania Varano (INAF-IRA) spiega cos'è la radioastronomia:

 

 

Da oggi anche gli amatori possono studiare questa scienza: PrimaLuceLab offre radiotelescopi completi e già pronti all'uso quindi non è più necessario, come fino a qualche anno fa, autocostruirseli con tutte le difficoltà tecniche che ne derivano. In questo modo la radioastronomia può anche essere amatoriale e accessibile a tutti quelli che vogliono avvicinarsi a questa scienza.

 

Se disponiamo di un radiotelescopio compatto (come il nostro SPIDER 230C), quali segnali possiamo registrare? Evidenziamo subito che le onde radio in arrivo dallo spazio sono, quasi sempre, molto deboli. Tralasciando il Sole la cui emissione radio è facilmente ricevibile grazie alla sua vicinanza, gli altri segnali sono talmente deboli da rendere difficile la loro identificazione rispetto al rumore di fondo. Questo rende obbligatorio l'uso di particolari ricevitori appositamente sviluppati per la radioastronomia (come il H142-One) e di antenne più grandi possibili per aumentare il livello del segnale ricevuto (come la nostra WEB230-5).

 

Il radiotelescopio Spider230 Il radiotelescopio Spider230

 

Flusso in funzione della frequenza (e della lunghezza d'onda) delle principali radiosorgenti Flusso in funzione della frequenza (e della lunghezza d'onda) delle principali radiosorgenti

 

L'utilizzo di tali strumenti però presenta dei limiti e problematiche che vanno conosciute e considerate. A causa dell'elevato livello di amplificazione richiesto, il segnale generato dal radiotelescopio presenta infatti un rumore di fondo non trascurabile. Inoltre il guadagno elettronico dipende dalla temperatura di funzionamento dei vari componenti quindi è facile rilevare variazioni di segnale dovute a variazioni della temperatura di lavoro (e non da quello in arrivo dalla radiosorgente). Per quanto riguarda le antenne, poter disporre di strumenti di grande diametro (ad esempio oltre i 10 metri) aiuterebbe molto la ricezione dei deboli segnali radio provenienti dallo spazio ma comporterebbe anche enormi spese sia di acquisto che di gestione. Per questo PrimaLuceLab ha sviluppato la parabola WEB230-5 che offre un basso peso e una ridotta resistenza al vento per consentire l'installazione su una montatura a puntamento ed inseguimento automatico dal costo contenuto. Nonostante questo, il diametro è limitato a 2,3 metri, decisamente meno rispetto agli strumenti professionali.

Tenendo conto di tali limitazioni, quale attività si può svolgere in radioastronomia amatoriale? Con un radiotelescopio compatto (come il nostro SPIDER 230C) è possibile registrare il segnale delle più potenti radiosorgenti dell'Universo. La lista non è lunga e varia a seconda della frequenza rilevata in base alle caratteristiche fisiche dell'oggetto puntato. Alcuni infatti emettono maggiormente onde radio ad elevata frequenza (si parla di sorgenti termiche). Tra queste sorgenti troviamo il Sole e la Luna. Altri oggetti emettono maggiormente a bassa frequenza (si parla di sorgenti non termiche) e richiedono ricevitori che registrano frequenze inferiori (come il ricevitore H142-One che registra frequenza di 1420 MHz). Qui troviamo il centro della nostra galassia (Sagittarius A), Cassiopea A, Cygnus A, Orion A (che corrisponde alla Nebulosa di Orione, M42) o Taurus A (che corrisponde alla Nebulosa del Granchio, M1).

La scelta della frequenza di registrazione dipende sia dai costi che si è disposti ad affrontare sia dal luogo di uso del proprio radiotelescopio per radioastronomia amatoriale. Infatti un radiotelescopio per frequenze elevate (superiori a 3 GHz quindi con lunghezza d'onda centimetrica) non richiede per forza una grandissima parabola, il ricevitore può avere un costo contenuto (varia a seconda della tecnologia costruttiva) e può essere installato senza subire troppe interferenze anche in luoghi abitati. Invece uno strumento a minore frequenza (per onde decimetriche o metriche) richiederà antenne di maggiore diametro (ad esempio per i 1420 MHz è obbligatorio usare una parabola di diametro superiore ai 2 metri) e quindi avrà costi più elevati per la meccanica di supporto e sarà più sensibile al rumore artificiale (ad esempio dovrà essere lontano da strade frequentate o industrie). Anche il ricevitore sarà generalmente più costoso ma lo strumento avrà il vantaggio di registrare un numero maggiore di radiosorgenti rispetto ad un modello a maggiore frequenza.

 

La nebulosa M1 (in radioastronomia indicata con il nome Taurus A) è il resto di supernova registrato dai cinesi nel 1054 a.c. Questa immagine mostra la pulsar come un punto luminoso vicino al centro (Cortesia: NRAO/AUI) La nebulosa M1 (in radioastronomia indicata con il nome Taurus A) è il resto di supernova registrato dai cinesi nel 1054 a.c. Questa immagine mostra la pulsar come un punto luminoso vicino al centro (Cortesia: NRAO/AUI)